TUM-Forscher empfehlen neue EU-Normen für maschinelle Schnittholzsortierung

Holz ist ein vielseitiger, umweltfreundlicher Baustoff. Damit Bauholz stabil genug für den jeweiligen Einsatz ist, wird es vor Verwendung nach Festigkeit sortiert. Dafür gibt es zwar zuverlässige und schnelle Maschinen: Sie werden in der Praxis aber selten eingesetzt, da die geltende EU-Norm für jede einzelne Holzart und -herkunft teure Anerkennungen vorschreibt. Meist wird Bauholz daher visuell klassifiziert - langsamer und ungenauer. Holztechnologen der Technischen Universität München (TUM) haben in einem internationalen Projekt untersucht, wie die Hindernisse der maschinellen Sortierung überwunden werden können. So soll Holz als Baustoff konkurrenzfähiger und zudem sicherer werden.

Als Naturprodukt wächst Holz an klimatisch ganz unterschiedlichen Standorten unter verschiedenen Boden- und Umwelt-Bedingungen. Dies beeinflusst seine Eigenschaften als Baumaterial: „Skandinavisches Fichtenholz zum Beispiel hat kleinere Äste und geringere Rohdichten als Fichtenholz aus Zentraleuropa, das führt zu unterschiedlichen Festigkeits- und Steifigkeitswerten“, erläutert Prof. Jan-Willem van de Kuilen vom Fachgebiet Holztechnologie der TUM. Deshalb wird Bauholz vor seiner Verwendung nach Festigkeitsgraden sortiert, um die Stabilität von Holzbauten zu gewährleisten. Bisher geschieht diese Sortierung hauptsächlich visuell, also nach sichtbaren Merkmalen, welche die Festigkeit beeinflussen – wie etwa Astanteile, die die Holzstabilität mindern oder Verfärbungen, die auf Pilze hindeuten.

Gründlicher und zuverlässiger ist eine Sortierung per Maschine: Diese erfasst auch nicht-sichtbare Kriterien wie Dichte oder Elastizität, und das viel schneller als das Auge des Fachmanns. Trotzdem hat sich die maschinelle Schnittholzsortierung noch nicht durchgesetzt. Denn sie unterliegt EU-weit strengen Normen - jede Maschine darf nur Hölzer sortieren, für deren Herkunft und Art sie jeweils eine individuelle Anerkennung hat. Wenn zum Beispiel eine Maschine, die zur Sortierung von deutschem Kiefernholz verwendet werden darf, auch polnisches Kiefernholz sortieren soll, muss sie nach EU-Recht zuerst in einer zeit- und geldaufwändigen Testreihe 450 Proben dieses spezifischen Holzes vermessen. Doch ein Sägewerk verarbeitet oft Holz unterschiedlicher Herkünfte parallel; vor diesem Hintergrund lohnt sich eine maschinelle Sortierung derzeit meist nicht.

Dieses Problems hat sich das TUM-Fachgebiet Holztechnologie zusammen mit internationalen Kollegen im europäischen Forschungsprojekt „GRADEWOOD“ angenommen. Die Forscher wollten EU-weit klären: Inwieweit beeinflusst die Herkunft des Holzes dessen Festigkeit? Und ist die bestehende Unterscheidung der EU-Normen nach Herkunftsländern sinnvoll? Um Antworten zu finden, hat das TUM-Team zwei Jahre lang in Deutschland, Frankreich, Belgien und Schweden über 6.000 Schnitthölzer von Fichte und Kiefer aus zehn europäischen Ländern sortiert. Ein großer Aufwand: Bei jeder einzelnen Probe kamen fünf Maschinen zur Messung der verschiedenen Holz-Festigkeitsparameter zum Einsatz. Unter anderem wurde das Holz etwa in Schwingung versetzt und darüber die Eigenfrequenz bestimmt. Je höher die Eigenfrequenz, desto fester das Holz. Im Anschluss an diese Messreihen haben die TUM-Forscher die tatsächlichen Festigkeiten der Hölzer bestimmt: Dazu haben sie die Schnitthölzer so lange gebogen, bis sie durchgebrochen sind – und konnten so aus der aufgewandten Kraft sowie aus der Dicke und Breite des getesteten Holzes auf seine Festigkeit schließen.

Der Vergleich der gesammelten Daten sorgte schließlich für eine Überraschung: Nicht alle gefundenen, regionalen Unterschiede in der Festigkeit der Hölzer konnten die Holztechnologen durch die gemessenen Parameter erklären. So haben sich zum Beispiel in der umfangreichen Studie zwar Dichte und Elastizität von Fichtenholz aus Polen und Schweden als gleich erweisen, doch sie haben trotzdem verschiedene Festigkeiten. TUM-Projektleiter Peter Stapel vom Fachgebiet Holztechnologie folgert: „Es gibt noch nicht ermittelte Parameter, die die Holzeigenschaften beeinflussen.“ Die Suche geht also weiter – als nächstes möchten die Holzforscher zusätzliche messbare Parameter finden, um die Genauigkeit der Vorhersagen von Holzsortiermaschinen weiter zu erhöhen.

An einem wichtigen Punkt konnten die TUM-Forscher aber schon für Klarheit sorgen: Zusammen mit ihren internationalen Kollegen haben sie nachgewiesen, dass zwar die Holzeigenschaften abhängig von der Herkunft variieren – allerdings weit weniger, als dass eine Herkunftseinteilung nach Ländern sinnvoll wäre. Nach Ansicht der Wissenschaftler würde es reichen, drei große Gebiete einzuteilen, deren Holz jeweils ähnliche Eigenschaften hat: Nord-, Mittel- und Osteuropa. Dies wollen die Forscher im Europäischen Komitee für Normung vorschlagen. Damit würde europaweit die maschinelle Sortierung von Bauholz vereinfacht – und könnte in Zukunft für eine verlässlichere, schnellere und billigere Holzsortierung nach Festigkeit sorgen, für mehr Sicherheit am Bau.